Das Mineral Magnesium ist so etwas wie das Stiefkind unter den Nährstoffen. Die meisten Sportler und Sportlerinnen wissen zwar, dass Magnesium wichtig für die Gesundheit ist, aber nur wenige erkennen, wie überaus wichtig es für die sportliche Leistungsfähigkeit ist.
Wenn Sie die Schlüsselbegriffe in puncto Sporternährung aufzählen müssen, würden Ihnen sicher zuerst Eisen, Kalzium und vielleicht auch noch Zink einfallen. Doch trotz der Schlüsselrolle, die Magnesium bei der Energieproduktion spielt, wissen viele Trainer und Sportler nicht, wie enorm wichtig es für den Erhalt von Gesundheit und Leistungsfähigkeit ist.
Wir nehmen immer weniger Magnesium zu uns
Hinzu kommt, dass uns der Mineralstoff Magnesium häufig leider nur ungenügend über die Nahrung zugeführt wird. In der westlichen Welt wird heute noch nicht einmal halb so viel Magnesium über die Nahrung aufgenommen wie Ende des 19. Jahrhunderts – und die Werte sinken weiter.(1) Viele Ernährungswissenschaftler glauben zudem, dass man in der Vergangenheit unterschätzt hat, wie viel Magnesium für eine optimale Gesundheit tatsächlich benötigt wird, und neueste Ergebnisse zeigen, dass schon ein geringer Magnesiummangel die Leistung im Sport beeinträchtigen kann. Diese Evidenz stützt sich u. a. auf folgende Studien:
- Eine Studie an Frauen, die auf magnesiumarme Kost gesetzt wurden, ergab, dass unter der verminderten Magnesiumzufuhr bei einer vorgegebenen Radtrainingsintensität eine erhebliche Zunahme der maximalen Sauerstoffaufnahme, der gesamten und kumulativen reinen Sauerstoffausschöpfung sowie auch der Herzfrequenz eintrat. Hierbei bestand eine direkte Wechselbeziehung zwischen Zunahme und Magnesiummangel (d. h. infolge des Magnesiummangels reduzierte sich die Stoffwechselleistung, was zu einem Anstieg des Sauerstoffverbrauchs und der Herzfrequenz bei der Bewältigung der jeweiligen Trainingsintensität führte)(2).
- Eine Studie, bei der männliche Sportler 25 Tage lang je 390 mg Magnesium erhielten, was zu einer erhöhten maximalen Sauerstoffaufnahme und Gesamtleistung bei PWC-Tests(3) führte.
- Eine Studie über submaximale Leistungsfähigkeit, die belegte, dass es bei Magnesiumergänzung zu einer Reduzierung der Herzfrequenz, Atemfrequenz, Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidproduktion bei Trainingsbelastung kam.
- Eine Studie an körperlich aktiven Studenten, die belegte, dass die tägliche Versorgung mit 8 mg Magnesium pro Kilo Körpergewicht die Ausdauerleistung signifikant erhöht und den Sauerstoffverbrauch bei submaximalen Übungen senkt.(5)
Magnesium und die Muskelkontraktion
Diese Erkenntnisse lassen sich möglicherweise damit erklären, dass Magnesium für die Aktivierung wichtiger Enzyme notwendig ist, die sogenannten ATPasen. Diese wiederum sind für den Aufbau von ATP notwendig, eine Art „Energiespeicher“ für den Körper, der für die Muskelkontraktion erforderlich ist. Bei einer Unterversorgung mit Magnesium können die Muskeln nicht mehr richtig entspannen. Dies macht einen erheblichen Anteil des gesamten Energiebedarfs beim Training aus.
Magnesium – Bedeutung und Funktion
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Nach Kalium ist reines Magnesium das zweithäufigste Mineral in den menschlichen Körperzellen. Allerdings sind die rund 57 g Magnesium im Körper des Menschen nicht als Metall, sondern als Magnesiumione vorhanden (positiv geladene Magnesiumatome, die entweder gelöst oder in Verbindung mit anderem Gewebe, z. B. dem Knochengewebe, vorkommen). Von diesem Magnesium sind rund ein Viertel im Muskelgewebe und drei Fünftel in den Knochen vorhanden, jedoch weniger als 1 % im Serum, obwohl das Magnesium im Blut am häufigsten zur Bestimmung des Magnesiumspiegels herangezogen wird. Das Magnesium kommt im Serum entweder in ionisierter freier Form, in anderen Verbindungen oder proteingebunden vor, wobei der ionisierte Anteil für die Bestimmung des Magnesiumspiegels am wichtigsten ist, da dies die physiologisch aktive Form ist.
Die Energieproduktion: Was haben Enzyme damit zu tun?
Magnesium ist für über 300 biologische Funktionen im Körper notwendig. Hierzu zählen z. B. die Fettsynthese, Proteinsynthese und Nukleinsäuren, neurologische Aktivität, Muskelkontraktion und -relaxation, die Herztätigkeit und der Knochenstoffwechsel. Noch wichtiger ist für Sportler jedoch die zentrale Rolle, die Magnesium bei der anaeroben und aeroben Energieproduktion spielt, insbesondere beim Adenosintriphosphat (ATP)-Stoffwechsel, denn ATP ist der Energiespeicher des Körpers. Für die ATP-Synthese werden magnesiumabhängige Enzyme, die sogenannten ATPasen benötigt. Diese Enzyme müssen eine äußerst schwere Arbeit verrichten. Ein Mensch kann durchschnittlich höchstens 85 g ATP speichern, bei großer körperlicher Anstrengung ist der ATP-Umsatz jedoch enorm hoch. Pro Stunde werden dann sage und schreibe 15 kg ATP verbraucht und wieder regeneriert!
Warum Magnesium Ihre Leistung verbessert
Eine türkische Studie untersuchte die Auswirkungen einer täglichen Nahrungsergänzung mit 10 mg Magnesium pro Kilo Körpergewicht an 30 Probanden während eines 4-wöchigen Springtrainings.(6) Die Teilnehmer wurden in 3 Gruppen aufgeteilt:
- Gruppe 1 – nur ergänzende Magnesiumversorgung, kein Training.
- Gruppe 2 – ergänzende Magnesiumversorgung plus 90–120 Minuten Training an 5 Tagen in der Woche.
- Gruppe 3 – nur Training über 90–120 Minuten an 5 Tagen die der Woche.
Bei allen Gruppen wurde der Laktatspiegel viermal gemessen – jeweils zu Beginn und am Ende der Studie, einmal im Ruhezustand und einmal bei Erschöpfung. Obgleich der Laktatspiegel bei beiden Trainingsgruppen nach der Trainingsphase gesunken war (was zu erwarten war, da das Training für einen verbesserten Laktatstoffwechsel sorgt), kam es bei der Gruppe mit ergänzender Magnesiumeinnahme nach dem Training im Vergleich zur Gruppe ohne eine solche Ergänzung zu einem signifikant stärkeren Absinken des Laktatspiegels. Die Wissenschaftler schlossen hieraus, dass eine „Magnesiumergänzung die Leistung von Sportlern positiv beeinflussen kann, weil der Laktatspiegel gesenkt wird.
Eine Anfang dieses Jahres durchgeführte Studie an Ratten liefert weitere Evidenz für den Zusammenhang zwischen Magnesium und Laktat.(7) Bei dieser Studie zwangen taiwanesische Wissenschaftler die Ratten zu 15-minütigem Schwimmen und untersuchten, welche Auswirkungen sich zeigten, wenn die Tiere vorab Magnesium erhalten hatten (17 mg pro Kilogramm Körpergewicht). Hierbei wollten sie insbesondere beobachten, welchen Effekt die Magnesiumergänzung auf Blutlaktat, Glukose und Pyruvat (eine wichtige intermediäre Verbindung am „Knotenpunkt“ im aeroben Stoffwechsel) hat.
Vor dem Schwimmen unterschieden sich der Laktat-, der Glukose- und der Pyruvat-Spiegel im Blut der Ratten mit Magnesiumergänzung nicht von denen bei Ratten ohne Magnesiumgabe (Kontrollgruppe). Nach dem „Zwangsschwimmen“ lag der Laktatwert bei den Ratten mit Magnesiumergänzung lediglich bei 130 % über dem Wert vor der Schwimmübung, bei der Kontrollgruppe war dieser Wert hingegen auf 160 % gestiegen. Außerdem sanken infolge des Schwimmens der Glukoseewert im Gehirn und der Pyruvatwert bei der Kontrollgruppe auf 50–60 % des Werts vor dem Schwimmen; bei den Ratten mit Magnesiumergänzung stieg die Glukose im Gehirn auf 140 % des Werts vor der Schwimmübung an, und der Pyruvatwert stieg während des erzwungenen Schwimmens auf 150 % des Basalwerts!
Daraus folgerten die Forscher, dass die zusätzliche Einnahme von Magnesium nicht nur die Laktatproduktion unterdrückt, sondern während der sportlichen Aktivität auch zu einer Erhöhung der Glukoseverfügbarkeit und des Stoffwechsels im Gehirn führt. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil Wissenschaftler heute annehmen, dass das Gehirn und das zentrale Nervensystem maßgeblich das Empfinden einer Muskelermüdung beeinflussen.(8) Eine größere Glukoseverfügbarkeit im Gehirn könnte also theoretisch zur Folge haben, dass die Ermüdung als weniger stark empfunden wird. (Lesen Sie auch: Optimale Ernährung für Sportler – welche Erkenntnisse liefern neue Studien?)
Wie entstehen Zellschädigungen durch freie Radikale?
Freie Radikale verursachen Zellschädigungen (z.B. an den Zellmembranen und der DNA) auf molekularer Ebene. Diese freien Radikalen sind kurzlebige, aber hochreaktive chemische Substanzen, die im Stoffwechsel unweigerlich dann vorkommen, wenn im Körper Fette, Proteine und Kohlenhydrate mit Sauerstoff gekoppelt werden, um Energie zu bilden (aerober Stoffwechsel). Daher werden sie manchmal auch „reaktive Sauerstoffspezies“ oder „Sauerstoffradikale“ genannt.
Unsere Zellen verfügen zwar über sehr wirksame antioxidative Schutzsysteme, um die freien Radikalen abzufangen und zu neutralisieren, doch diese bieten keinen 100 %-igen Schutz und mit der Zeit sammeln sich biochemische Schäden an, was zu einer verminderten Zellfunktion führt. Die Wissenschaft ist heute überwiegend der Ansicht, dass die angesammelten Zellschäden durch freie Radikale eine zentrale Rolle beim Alterungsprozess und vielen degenerativen Krankheiten, wie Krebs, Autoimmunerkrankungen und Alzheimer-Krankheit, spielen. Sportler verarbeiten und benötigen Sauerstoff in größeren Mengen und viel schneller als die meisten anderen Menschen. Aus diesem Grund sind viele Forscher davon überzeugt, dass antioxidative Nährstoffe in erhöhter Dosierung für Sportler günstig wären, um ihre Schutzmechanismen zu stärken.
Kann Magnesium Ihre Zellen schützen?
Noch bis vor Kurzem wurde Magnesium von Sporternährungsberatern wie ein „Stiefkind“ behandelt und zwar deshalb weil vielen die Bedeutung einer optimalen Magnesiumversorgung auf die sportliche Leistung unklar war. Jetzt scheint das Magnesium sogar noch eine weitere Überraschung auf Lager zu haben. Nach neuesten Untersuchungsergebnissen werden ihm eine zentrale Rolle als Antioxidans und eine Schutzfunktion im Körper gegen mögliche Folgen von oxidativen Stress (Zellschäden im Körper infolge von freien Radikalen, die durch Sauerstoff entstehen – siehe Textbox oben) zugeschrieben.
Obwohl man weiß, dass auch Mineralien wie Kupfer, Zink und Selen beteiligt sind an der Aktivierung von Enzymen, die die freien Radikalen deaktivieren und hierdurch den Körper schützen, ist die mögliche antioxidative Wirkung des Magnesiums doch sehr überraschend. Denn im Gegensatz zu anderen Antioxidantien ist Magnesium chemisch gesehen nicht sehr geschickt im Weiterleiten von Elektronen (wodurch sich alle übrigen Antioxidansmoleküle auszeichnen). Dennoch gibt es neuerdings zunehmend Belege dafür, dass eine ausreichende Magnesiumversorgung eine wichtige Rolle bei der Kontrolle von oxidativem Stress spielt.
Eine der ersten Studien über eine mögliche Verbindung zwischen Magnesium und oxidativem Stress wurde an der medizinischen Militärakademie in Belgrad an jungen Rekruten durchgeführt, die chronischem Stress ausgesetzt waren.(9) Dabei wurden bei jedem Probanden Marker für oxidativen Stress, wie z.B. eine Erhöhung der Konzentration von Superoxidanion (freies Radikal) und Malondialdehyd (Marker für Schädigung von Fettzellen), sowie der Magnesiumspiegel überwacht. Die Wissenschaftler stellten eine Korrelation zwischen einem niedrigen Magnesiumspiegel und erhöhtem oxidativen Stress fest. Dabei war der oxidative Stresslevel umso höher, je niedriger der Magnesiumspiegel war.
Allerdings ist die Korrelation hier nicht mit der Ursache gleichzusetzen. 3 Jahre später tauchten jedoch in einer indischen Studie weitere Belege für eine Verbindung zwischen Magnesium und oxidativem Stress auf. Diese Studie wurde an Ratten durchgeführt, bei denen mittels einer Injektion Diabetes ausgelöst wurde.(10) Im Vergleich zu unbehandelten Ratten (Kontrollgruppe) zeigten die Diabetes-Ratten ein signifikantes Absinken des Magnesiumspiegels im Blut und ein vermehrtes Ausscheiden von Magnesium über den Urin. Darüber hinaus waren die Marker für Zellschädigung deutlich erhöht, während von den Antioxidansvitaminen C und E und anderen schützenden Verbindungen, den sogenannten Thiolen, entsprechend weniger vorhanden waren.
Nach einer Magnesiumergänzung über 4 Wochen hatte der Magnesiumspiegel im Serum der Ratten interessanterweise fast wieder den normalen Level erreicht, während die Marker für die Zellschädigung gesunken waren. Darüber hinaus kam es infolge der Magnesiumergänzung auch zu einem sprunghaften Anstieg von Vitamin C und Thiolen und einer generell erhöhten Tätigkeit der antioxidativen Enzyme, was auf eine starke kausale Beziehung schließen lässt.
In einer neueren Tierstudie untersuchte man bei Zellkulturen von Kükenembryos die Folgen von Magnesiummangel auf eine Schädigung durch freie Radikale.(11) Diese Studie beschäftigte sich insbesondere mit der Frage, ob ein Magnesiummangel den oxidativen Schaden durch Wasserstoffperoxid, ein in den Tierzellen natürlich gebildetes Prooxidans (eine Substanz, durch die der oxidative Stresslevel ansteigt), erhöht. Die Forscher inkubierten die Zellen in einer magnesiumarmen Umgebung und stellten fest, dass hierbei doppelt so viel Wasserstoffperoxid produziert wurde und die Zellschädigung infolge dieser Verbindung signifikant erhöht war. Dieser Effekt ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass der Magnesiummangel die Katalase-Aktivität reduziert, ein Enzym, das das im Körper produzierte Wasserstoffperoxid abbaut und unschädlich macht. Auch andere neue Tierstudien belegen eine enge Korrelation zwischen einer geringen Magnesiumzufuhr und erhöhtem oxidativen Stress.(12-15)
Wundermittel Magnesium?
Tierstudien sind zwar gut und schön, aber hat ein optimaler Magnesiumstatus auch eine Schutzfunktion für den menschlichen Körper? Zu dieser Frage hat es bislang erst wenige Studien gegeben. Das vorhandene Evidenzmaterial lässt jedoch vermuten, dass dies sehr wahrscheinlich ist. Immer mehr Ergebnisse weisen darauf hin, dass eine zu geringe Magnesiumzufuhr Entzündungen begünstigt, was wiederum in engem Zusammenhang mit oxidativem Stress steht.
So zeigte zum Beispiel eine im letzten Jahr durchgeführte italienische Studie an über 1.600 Erwachsenen, dass es bei zu geringer Magnesiumaufnahme über die Nahrung zu vermehrtem Auftreten eines Entzündungsmarkers, des C-reaktiven Proteins (CRP) kommt.(16) Auch wenn diese Untersuchung an sportlich inaktiven Erwachsenen mittleren Alters durchgeführt wurde, ist eine erhöhte Entzündungsneigung in keiner Population wünschenswert, vor allem nicht bei Sportlern, bei denen dann nach dem Training vermehrt Muskelschmerzen und Gelenksteife auftreten.
Eine andere Studie befasste sich mit der Lungenfunktion und untersuchte insbesondere inwieweit die über die Nahrung aufgenommene Antioxidantien das Lungengewebe vor durch Sauerstoffradikale hervorgerufene Verletzungen, vor Beeinträchtigung der Atmung und vor verminderter Lungenfunktion schützen können.(17) Gesunde, nichtrauchende Erstsemesterstudenten, die zeit ihres Lebens in Kalifornien in der Gegend von Los Angeles bzw. der Bucht von San Francisco gewohnt hatten, machten in umfangreichen Fragebögen Angaben über ihre Wohngeschichte, Krankheitsgeschichte und Essgewohnheiten. Es wurden Blutproben entnommen und es wurde die Einsekundenkapazität (Lungenkraft) gemessen. Mithilfe der multivariablen Regression, einer statistischen Methode, zeigten die Forscher, dass die Lungenfunktion umso besser war, je mehr Magnesium zugeführt worden war (was auf ein gesunderes, elastischeres Lungengewebe hinweist).
Eine 3. Studie, deren Ergebnisse erst vor wenigen Monaten veröffentlicht wurden, untersuchte die Wirkung der Magnesiumergänzung auf Entzündungsmarker bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz.(18) In dieser Studie verglichen israelische Forscher den Wert des Entzündungsmarkers C-reaktives Protein bei Patienten, denen täglich 300 mg Magnesiumzitrat verabreicht wurde, mit den Werten einer Kontrollgruppe, die kein Magnesium erhielt. Die Untersuchungsergebnisse zeigten eindeutig, dass die zusätzliche Magnesiumgabe zu einer signifikanten Abnahme des CRP-Werts führte, was auf eine verminderte Entzündungsneigung hindeutet. Der Wert sank so markant, dass nach Ansicht der Wissenschaftler, „die Verabreichung von Magnesium ein wertvolles Instrument zur Verbesserung der Prognose bei Herzinsuffizienz sein könnte“.
Was bedeutet dies jedoch für Sie als Sportler?
Die simple Botschaft ist die, dass es zunehmend mehr Belege dafür gibt, dass ein optimaler Magnesiumstatus vermutlich noch wichtiger ist als bislang angenommen. Die jüngsten Untersuchungsergebnisse über Magnesium und Laktat unterstützen die vorhandene Evidenz, dass eine angemessene Magnesiumzufuhr sowohl für die Ausdauer als auch für die anaerobe Leistung von entscheidender Bedeutung ist. Längerfristig (und eher überraschend) scheint eine optimale Magnesiumaufnahme auch für den antioxidativen Schutz und die richtige Steuerung der Entzündungsreaktion ausschlaggebend zu sein, was für Sportler jeden Alters gleichermaßen wünschenswert ist. Auch wenn weitere Untersuchungen notwendig sind, bis die Wirkmechanismen der genannten Vorgänge entschlüsselt sein werden, kann man bereits jetzt sagen, dass Sportler leichtfertig handeln, wenn sie die Bedeutung des Magnesiums ignorieren!
Sichern Sie sich die optimale Magnesiumzufuhr
Gute Magnesiumlieferanten sind unraffinierte Vollkornprodukte, z.B. Vollkornbrot und Vollkornzerealien, sowie grünes Blattgemüse, Nüsse und Saaten, Erbsen, Bohnen und Linsen (siehe nachfolgende Tabelle). In Obst, Fleisch und Fisch ist ebenso wie in raffinierten/gezuckerten Lebensmitteln nur wenig Magnesium enthalten. Entgegen der landläufigen Meinung sind Milch und Milchprodukte keine besonders guten Magnesiumquellen. Magnesium ist ein lösliches Mineral; beim Kochen von Gemüse gehen daher große Mengen an Mineralstoffen verloren. Da Magnesium bei Zerealien und Getreide eher im Keim und in der Kleie vorhanden ist, enthält raffiniertes Weißmehl im Vergleich zu unraffinierten Lebensmitteln relativ wenig Magnesium.
In Großbritannien wird eine Tagesdosis von 300 mg Magnesium für Männer und 270 mg Magnesium für Frauen empfohlen.(19) Die Vereinigten Staaten haben die Dosis vor Kurzem nach oben korrigiert und empfehlen nun eine Tagesdosis von 400 mg für Männer zwischen 19–30 Jahren und 420 mg für über 30–jährige. Für Frauen bis 30 Jahre lautet die Empfehlung 300 mg und für über 30-jährige 310 mg Magnesium. Manche Forscher halten diese Empfehlungen jedoch für zu konservativ und sind der Ansicht, dass die Dosis für alle Erwachsenen bei 450–500 mg/Tag liegen sollte.(21)
| Lebensmittel | Magnesiumgehalt (mg/100g) |
| Kürbiskerne (geröstet) | 532 |
| Mandeln | 300 |
| Paranüsse | 225 |
| Sesamsamen | 200 |
| Erdnüsse (geröstet, gesalzen) | 183 |
| Walnüsse | 158 |
| Reis (Vollkornreis, braun) | 110 |
| Vollkornbrot | 85 |
| Spinat | 80 |
| gekochte Bohnen | 40 |
| Brokkoli | 30 |
| Bananen | 29 |
| Kartoffeln (im Ofen gebacken) | 25 |
| Weißbrot | 20 |
| Joghurt (Naturjoghurt, fettarm) | 17 |
| Milch | 10 |
| Reis (weiß) | 6 |
| Cornflakes („Frosties“ oder „Honeynut“) | 6 |
| Äpfel | 4 |
| Honig | 0,6 |
Tab. 1: Magnesiumgehalt von häufig verwendeten Lebensmitteln (Quelle: USDA Nährstoffdatenbank)
Quellenangaben:
1. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation 1994, Bd. 54, S. 5-9
2. American Journal of Cardiology 2003, Bd. 91 (5), S. 517-521
3. Medicine & Science in Sports & Exercise 1986, Bd. 18, S. 55–56
4. American Journal of Cardiology 2003, Bd. 91 (5), S. 517-521
5. Cardiovasc Drugs & Therapy 1999, Bd. 12 (2), S. 153-156
6. Acta Physiologica Hungarica 2006, Bd. 93 (2-3), S. 137-144
7. European Journal of Applied Physiology 2007, Bd. 99 (6), S. 695-699
8. Journal of Experimental Biology 2001, Bd. 204, S. 3225-3234
9. Magnesium Research 2000 Bd. 13 (1), S. 29-36
10. Magnesium Research 2003, Bd. 16 (1), S. 13-19
11. BioMetals 2006, Bd. 19 (1)
12. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 2006, Bd. 84 (6), S. 617-624
13. Free Radical Biology & Medicine 2006, Bd. 41 (2), S. 277-284
14. Pathophysiology 2007, Bd. 14 (1), S. 11-15
15. Archives of Biochemistry and Biophysics 2007, Bd. 458 (1), S. 48-56
16. American Journal of Clinical Nutrition 2006, Bd. 84 (5), S. 1062-1069
17. European Respiratory Journal 2006, Bd. 27 (2), S. 282-288
18. European Journal of Nutrition 2007, Bd. 46 (4), S. 230-237
19. UK Food Standards Agency/COMA
20. US Institute of Medicine and National Academy of Sciences
21. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation 1996, Bd. 56 (224), S. 211-234
